DE102018204792B4 - Method for determining lubricant consumption by a linear drive - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Bestimmen eines Schmiermittelverbrauchs durch einen Linearantrieb (11), das durch ein Erfassungssystem implementiert werden soll, das eine Rechenvorrichtung (2) umfasst, wobei der Linearantrieb (11) an einer Werkzeugmaschine (1) angeordnet ist, mit einer Menge an Schmiermittel versehen ist und bei einer Arbeitsgeschwindigkeit arbeitet, wobei der Linearantrieb (11) einen Kugelgewindetrieb (3) umfasst, der eine Schraubenspindel (31) und eine Schraubenmutter (32) umfasst, wobei die Schraubenspindel (31) so gebildet ist, dass sich eine Schraubenrille (33) auf einer Oberfläche der Schraubenspindel (31) befindet, wobei die Arbeitsgeschwindigkeit eine Drehgeschwindigkeit des Kugelgewindetriebs (3) ist, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:a) Schätzen, seitens der Rechenvorrichtung (2), einer physikalischen Gesamtbetriebsgröße auf der Basis der Arbeitsgeschwindigkeit und eines vorbestimmten ersten Prädiktionsmodells, das der Menge an Schmiermittel entspricht und das eine Entsprechungsbeziehung zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit und der physikalischen Gesamtbetriebsgröße darstellt, wobei sich die physikalische Gesamtbetriebsgröße aus dem Betrieb des Linearantriebs (11) bei der Arbeitsgeschwindigkeit unter Verbrauch der Menge an Schmiermittel ergibt und eine Summe individueller physikalischer Betriebsgrößen ist, von denen sich jede aus einem Auftretensfall einer durch den Linearantrieb durchgeführten Handlung ergibt, wobei die physikalische Gesamtbetriebsgröße eine(r) der Folgenden ist: ein Summenoberflächenbereich der Schraubenrille (33), der eine Summe der Oberflächenbereiche der Schraubenrille (33) ist, die durch Vorbeibewegungen der Schraubenmutter (32) an der Schraubenspindel (31) für den Betrieb des Linearantriebs bedeckt wird, der bei der Arbeitsgeschwindigkeit arbeitet, um die spezifische Menge an Schmiermittel zu verbrauchen, eine Summenlänge der Schraubenrille (33), die eine Summe der jeweiligen Länge der Strecken ist, die die Schraubenmutter (32) entlang der Schraubenrille für den Betrieb des Linearantriebs zurücklegt, der bei der Betriebsgeschwindigkeit arbeitet, um die Menge an Schmiermittel zu verbrauchen, und ein Summentranslationsabstand, der eine Summe von geradlinigen Abständen ist, jeweils zwischen einem Anfang und einem Ende einer entsprechenden der Vorbeibewegungen der Schraubenmutter (32) an der Schraubenspindel (31) für einen entsprechenden der Auftretensfälle der Handlung, für den Betrieb des Linearantriebs, der bei der Arbeitsgeschwindigkeit arbeitet, um die Menge an Schmiermittel zu verbrauchen;b) Schätzen, seitens der Rechenvorrichtung (2), eines Gesamtbetriebszählwerts, der eine Gesamtanzahl von Auftretensfällen der Handlung darstellt, die der Linearantrieb während des Betriebs des Linearantriebs bei der Arbeitsgeschwindigkeit schätzungsweise durchführt, um die Menge an Schmiermittel zu verbrauchen, auf der Basis der bei Schritt a) geschätzten physikalischen Gesamtbetriebsgröße und einer der individuellen physikalischen Betriebsgrößen;c) seitens der Rechenvorrichtung (2), Empfangen, von der Werkzeugmaschine (1), von Betätigungsinformationen, die einer Betätigung des Linearantriebs (11) dahin gehend, innerhalb eines bestimmten Zeitraums zu arbeiten, zugeordnet sind, und Berechnen, auf der Basis der Betätigungsinformationen, eines Teilbetriebszählwerts, der eine Anzahl von Auftretensfällen der Handlung darstellt, die der Linearantrieb (11) innerhalb des Zeitraums durchgeführt hat; undd) Berechnen, seitens der Rechenvorrichtung (2), eines Verhältnisses zwischen einer Menge eines Schmiermittelverbrauchs innerhalb des Zeitraums und der Menge an Schmiermittel auf der Basis des Teilbetriebszählwerts und des Gesamtbetriebszählwerts, der bei Schritt b) geschätzt wurde.Method for determining lubricant consumption by a linear drive (11), which is to be implemented by a detection system which comprises a computing device (2), wherein the linear drive (11) is arranged on a machine tool (1), and is provided with an amount of lubricant and operates at a working speed, wherein the linear drive (11) comprises a ball screw (3) which comprises a screw spindle (31) and a screw nut (32), the screw spindle (31) being formed in such a way that a screw groove (33) is located on a surface of the screw spindle (31), the working speed being a rotational speed of the ball screw drive (3), the method being characterized by the following steps: a) estimating, on the part of the computing device (2), a physical overall operating variable based on the working speed and a predetermined first prediction model which corresponds to the amount of lubricant and which represents a correspondence relationship between the working speed and the physical overall operating quantity, the physical total operating quantity resulting from the operation of the linear drive (11) at the working speed while consuming the amount of lubricant and a is the sum of individual physical operating variables, each of which results from an occurrence of an action performed by the linear drive, the total physical operating variable being one of the following: a sum surface area of the screw groove (33), which is a sum of the surface areas of the screw groove (33 ), which is covered by movements of the screw nut (32) past the screw spindle (31) for the operation of the linear actuator operating at the working speed to consume the specific amount of lubricant, a total length of the screw groove (33), which is a is a sum of the respective lengths of the distances traveled by the screw nut (32) along the screw groove for the operation of the linear actuator operating at the operating speed to consume the amount of lubricant, and a sum translation distance which is a sum of straight-line distances, each between a beginning and an end of a corresponding one of the passages of the nut (32) on the screw spindle (31) for a corresponding one of the occurrences of the action, for the operation of the linear actuator operating at the working speed to consume the amount of lubricant; b) Estimating, by the computing device (2), a total operation count representing a total number of occurrences of the action that the linear actuator is estimated to perform during operation of the linear actuator at the working speed to consume the amount of lubricant, based on the at Step a) estimated physical overall operating variable and one of the individual physical operating variables; c) on the part of the computing device (2), receiving from the machine tool (1) actuation information relating to an actuation of the linear drive (11) within a certain period of time operate, are assigned, and calculate, based on the actuation information, a partial operation count representing a number of occurrences of the action that the linear actuator (11) performed within the period; andd) calculating, by the computing device (2), a ratio between an amount of lubricant consumption within the period and the amount of lubricant based on the partial operation count and the total operation count estimated in step b).
Description
Die Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen eines Schmiermittelverbrauchs, und insbesondere auf ein Verfahren zum Bestimmen eines Schmiermittelverbrauchs durch einen Übertragungsmechanismus.The disclosure relates to a method for determining lubricant consumption, and more particularly to a method for determining lubricant consumption by a transmission mechanism.
Kugelgewindetriebe werden bisher vielfach bei Anwendungen von Werkzeugmaschinen eingesetzt, bei denen eine hohe Positionierungspräzision und eine lange Lebensdauer erforderlich sind. Im Allgemeinen umfasst ein Kugelgewindetrieb eine Schraubenmutter und eine Schraubenspindel. Die Schraubenmutter nimmt die Schraubenspindel gewindemäßig in Eingriff und ist mittels drehbarer Kugeln entlang der Schraubenspindel bewegbar. Außerdem wird Schmiermittel bereitgestellt, um die Reibung zwischen den drehbaren Kugeln und der Schraubenspindel zu verringern, um zu ermöglichen, dass sich die Schraubenmutter reibungsloser entlang der Schraubenspindel bewegt, und um die Lebensdauer des Kugelgewindetriebs zu verlängern.Ball screws have been widely used in machine tool applications where high positioning precision and a long service life are required. Generally, a ball screw includes a screw nut and a screw spindle. The screw nut threadably engages the screw spindle and can be moved along the screw spindle by means of rotatable balls. Lubricant is also provided to reduce friction between the rotating balls and the screw, to allow the nut to move more smoothly along the screw, and to extend the life of the ball screw.
Die Druckschrift
Die taiwanesische Erfindung
Deshalb besteht eine Aufgabe der Offenbarung darin, ein Verfahren zum Bestimmen eines Schmiermittelverbrauchs durch einen Übertragungsmechanismus bereitzustellen, das zumindest einen der Nachteile des Standes der Technik abmildern kann.Therefore, an object of the disclosure is to provide a method for determining lubricant consumption by a transmission mechanism that can mitigate at least one of the disadvantages of the prior art.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.This task is solved by a method according to
Gemäß der Offenbarung soll das Verfahren durch ein Erfassungssystem implementiert werden, das eine Rechenvorrichtung umfasst. Der Übertragungsmechanismus ist an einer Werkzeugmaschine angeordnet, ist mit einer Menge an Schmiermittel versehen und arbeitet bei einer Arbeitsgeschwindigkeit. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- a) Schätzen, seitens der Rechenvorrichtung, einer physikalischen Gesamtbetriebsgrö-ße auf der Basis der Arbeitsgeschwindigkeit und eines vorbestimmten ersten Prädiktionsmodells, das der Menge an Schmiermittel entspricht und das eine Entsprechungsbeziehung zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit und der physikalischen Gesamtbetriebsgrö-ße darstellt, wobei sich die physikalische Gesamtbetriebsgröße aus dem Betrieb des Übertragungsmechanismus bei der Arbeitsgeschwindigkeit unter Verbrauch der Menge an Schmiermittel ergibt und eine Summe individueller physikalischer Betriebsgrößen ist, von denen sich jede aus einem Auftretensfall einer durch den Übertragungsmechanismus durchgeführten Handlung ergibt;
- b) Schätzen, seitens der Rechenvorrichtung, eines Gesamtbetriebszählwerts, der eine Gesamtanzahl von Auftretensfällen der Handlung darstellt, die der Übertragungsmechanismus während des Betriebs des Übertragungsmechanismus bei der Arbeitsgeschwindigkeit schätzungsweise durchführt, um die Menge an Schmiermittel zu verbrauchen, auf der Basis der bei Schritt a) geschätzten physikalischen Gesamtbetriebsgröße und einer der individuellen physikalischen Betriebsgrößen;
- c) seitens der Rechenvorrichtung, Empfangen, von der Werkzeugmaschine, von Betätigungsinformationen, die einer Betätigung des Übertragungsmechanismus dahin gehend, innerhalb eines bestimmten Zeitraums zu arbeiten, zugeordnet sind, und Berechnen, auf der Basis der Betätigungsinformationen, eines Teilbetriebszählwerts, der eine Anzahl von Auftretensfällen der Handlung darstellt, die der Übertragungsmechanismus innerhalb des Zeitraums durchgeführt hat; und
- d) Berechnen, seitens der Rechenvorrichtung, eines Verhältnisses zwischen einer Menge eines Schmiermittelverbrauchs innerhalb des Zeitraums und der Menge an Schmiermittel auf der Basis des Teilbetriebszählwerts und des Gesamtbetriebszählwerts, der bei Schritt b) geschätzt wurde.
- a) Estimation, on the part of the computing device, of a physical overall operating variable based on the working speed and a predetermined first prediction model which corresponds to the amount of lubricant and which represents a correspondence relationship between the working speed and the physical overall operating variable, whereby the physical overall operating variable resulting from the operation of the transmission mechanism at the operating speed with consumption of the amount of lubricant and is a sum of individual physical operating quantities, each of which results from an occurrence of an action performed by the transmission mechanism;
- b) estimating, on the part of the computing device, a total operation count representing a total number of occurrences of the action that the transmission mechanism is estimated to perform during operation of the transmission mechanism at the operating speed to consume the amount of lubricant, based on the step a). estimated total physical operation size and one of the individual physical operation sizes;
- c) on the part of the computing device, receiving, from the machine tool, operation information associated with an operation of the transmission mechanism to operate within a certain period of time, and calculating, based on the operation information, a partial operation count representing a number of occurrences represents the action taken by the transmission mechanism within the period; and
- d) calculating, by the computing device, a ratio between an amount of lubricant consumption within the period and the amount of lubricant based on the partial operation count and the total operation count estimated in step b).
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Erfassungssystems veranschaulicht, das dafür verwendet wird, ein Verfahren zum Bestimmen eines Schmiermittelverbrauchs durch einen Übertragungsmechanismus gemäß der Offenbarung zu implementieren; -
2 ein Flussdiagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Bestimmen eines Schmiermittelverbrauchs durch den Übertragungsmechanismus gemäß der Offenbarung veranschaulicht; -
3 eine perspektivische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines Kugelgewindetriebs veranschaulicht; -
4 ein Streuungsdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines ersten vorbestimmten Prädiktionsmodells gemäß der Offenbarung veranschaulicht; -
5 ist ein Zeitverlaufsdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines durch eine Werkzeugmaschine ausgegebenen Spannungssignals veranschaulicht; -
6 ein Flussdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel zum Bestimmen dessen veranschaulicht, wann eine Schmiermittelversorgung für den Übertragungsmechanismus benötigt wird, indem das erste Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Offenbarung verwendet wird; -
7 eine perspektivische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines an einer Schraubenmutter des Kugelgewindetriebs angeordneten Temperatursensors veranschaulicht; -
8 ein Flussdiagramm, das ein zweites Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Bestimmen eines Schmiermittelverbrauchs durch den Übertragungsmechanismus gemäß der Offenbarung veranschaulicht; und -
9 ein Streuungsdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines zweiten vorbestimmten Prädiktionsmodells gemäß der Offenbarung veranschaulicht.
-
1 a block diagram illustrating an embodiment of a sensing system used to implement a method for determining lubricant consumption by a transmission mechanism in accordance with the disclosure; -
2 a flowchart illustrating a first embodiment of the method for determining lubricant consumption by the transmission mechanism according to the disclosure; -
3 a perspective view illustrating an embodiment of a ball screw; -
4 a scatterplot illustrating an embodiment of a first predetermined prediction model according to the disclosure; -
5 is a timing diagram illustrating an embodiment of a voltage signal output by a machine tool; -
6 a flowchart illustrating an embodiment for determining when a lubricant supply is needed for the transmission mechanism using the first embodiment of the method according to the disclosure; -
7 a perspective view illustrating an embodiment of a temperature sensor arranged on a screw nut of the ball screw; -
8th a flowchart illustrating a second embodiment of the method for determining lubricant consumption by the transmission mechanism according to the disclosure; and -
9 a scatterplot illustrating an embodiment of a second predetermined prediction model according to the disclosure.
Bevor die Offenbarung ausführlicher beschrieben wird, ist zu beachten, dass immer dort, wo es als geeignet erachtet wird, Bezugszeichen oder Endabschnitte von Bezugszeichen in den Figuren wiederholt werden, um entsprechende oder analoge Elemente anzugeben, die optional ähnliche Charakteristika aufweisen können.Before describing the disclosure in more detail, it should be noted that wherever deemed appropriate, reference numerals or terminal portions of reference numerals are repeated in the figures to indicate corresponding or analogous elements that may optionally have similar characteristics.
Unter Bezugnahme auf
Unter Bezugnahme auf
Bei Schritt S11 schätzt die Rechenvorrichtung 2 auf der Basis der Arbeitsgeschwindigkeit, die vorab ermittelt wird, und eines vorbestimmten ersten Prädiktionsmodells, das der spezifischen Menge an Schmiermittel entspricht und das eine Entsprechungsbeziehung zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit und einer physikalischen Gesamtbetriebsgröße darstellt, die physikalische Gesamtbetriebsgröße. Die physikalische Gesamtbetriebsgröße ergibt sich aus dem Betrieb des Übertragungsmechanismus 11 bei der Arbeitsgeschwindigkeit unter Verbrauch der spezifischen Menge an Schmiermittel und ist eine Summe einzelner physikalischer Betriebsgrößen, von denen sich jede aus einem Auftretensfall einer durch den Übertragungsmechanismus 11 durchgeführten Handlung ergibt, wobei das Schmiermittel in der spezifischen Menge durch die Auftretensfälle der Handlung verbraucht wird, in Kombination.At step S11, the
Unter Bezugnahme auf einen in
Das vorbestimmte erste Prädiktionsmodell wird durch eine lineare Funktion einer ersten logarithmischen Funktion implementiert, der die Arbeitsgeschwindigkeit als Eingabe dient.
Außerdem gibt es mehrere Arten und Weisen, die Einträge der Trainingsdaten 4 zu erstellen. Beispielsweise offenbart die taiwanesische Erfindung
Bei Schritt S12 schätzt die Rechenvorrichtung 2 auf der Basis der bei Schritt S11 geschätzten physikalischen Gesamtbetriebsgröße und einer der physikalischen individuellen Betriebsgrößen einen Gesamtbetriebszählwert, der eine Gesamtanzahl von Auftretensfällen der Handlung darstellt, die der Übertragungsmechanismus 11 während des Betriebs des Übertragungsmechanismus 11 bei der Arbeitsgeschwindigkeit durchführt, um die spezifische Menge an Schmiermittel zu verbrauchen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der auf diese Weise geschätzte Gesamtbetriebszählwert dahin gehend implementiert, gleich der physikalischen Gesamtbetriebsgröße, die auf diese Weise bei S11 geschätzt wird, geteilt durch eine einzelne der physikalischen Einzelbetriebsgrößen, zu sein, wobei die individuellen physikalischen Betriebsgrößen vermutlich identisch sind.At step S12, the
Bei Schritt S13 empfängt die Rechenvorrichtung 2 Betätigungsinformationen von der Werkzeugmaschine 1. Die Betätigungsinformationen sind einer Betätigung des Übertragungsmechanismus 11 dahin gehend zugeordnet, innerhalb eines Zeitraums zu arbeiten. At step S13, the
Anschließend berechnet die Rechenvorrichtung 2 auf der Basis der Betätigungsinformationen einen Teilbetriebszählwert, der eine Anzahl von Auftretensfällen der Handlung darstellt, die der Übertragungsmechanismus 11 innerhalb des Zeitraums durchgeführt hat. Bei einem Ausführungsbeispiel dient eine erste Ausgangsspannung 6 der Werkzeugmaschine 1 innerhalb von sechzig Sekunden (d. h. des Zeitraums), die zum Betätigen des Übertragungsmechanismus 11 dahin gehend, zu arbeiten, verwendet wird, als die Betätigungsinformationen (siehe
Bei Schritt S14 berechnet die Rechenvorrichtung 2 auf der Basis des bei Schritt S13 berechneten Teilbetriebszählwerts und des bei Schritt S12 geschätzten Gesamtbetriebszählwerts ein Verhältnis zwischen einer Menge eines Schmiermittelverbrauchs innerhalb des Zeitraums und der Gesamtmenge an Schmiermittel (d. h. der spezifischen Menge an Schmiermittel). Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis zwischen der Menge des Schmiermittelverbrauchs innerhalb des Zeitraums und der Gesamtmenge an Schmiermittel gleich dem Teilbetriebszählwert, der als Prozentsatz des Gesamtbetriebszählwerts ausgedrückt wird.At step S14, the
Es ist erwähnenswert, dass eine Variation des ersten Ausführungsbeispiels des in
Es ist erwähnenswert, dass, obwohl die Einträge der Trainingsdaten 4 vorab erstellt werden müssen, um das vorbestimmte erste Prädiktionsmodell zu trainieren, bevor das bei dem ersten Ausführungsbeispiel offenbarte Verfahren „online“ durchgeführt wird (den Regelbetrieb aufnimmt oder schon gestartet ist und läuft), um einen Schmiermittelverbrauch durch einen Übertragungsmechanismus zu bestimmen, das vorbestimmte erste Prädiktionsmodell lediglich einmal „offline“ trainiert werden muss. Mit anderen Worten wird während des Betriebs der Werkzeugmaschine 1 und des Übertragungsmechanismus 11 das vorbestimmte erste Prädiktionsmodell, das trainiert wurde, direkt dazu verwendet, das Verfahren der vorliegenden Offenbarung zu implementieren. Deshalb ist ein Rechenaufwand, der zum Durchführen des ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens benötigt wird, moderat. Im Vergleich zu dem in der taiwanesischen Erfindung
Als Nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Bestimmen eines Schmiermittelverbrauchs durch einen Übertragungsmechanismus gemäß der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel des Verfahrens ähnelt dem ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens, unterscheidet sich jedoch von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass die Rechenvorrichtung 2 neben dem Berücksichtigen der Arbeitsgeschwindigkeit des Übertragungsmechanismus 11 ferner den Einfluss der Temperatur des Übertragungsmechanismus 11 im Betrieb berücksichtigt, wenn sie die physikalische Gesamtbetriebsgröße schätzt und den Gesamtbetriebszählwert schätzt. Allgemein ist der Verbrauch an Schmiermittel umso schneller und die physikalische Gesamtbetriebsgröße umso kleiner, je höher die Temperatur des im Betrieb befindlichen Übertragungsmechanismus 11 ist.Next, a second embodiment of the method for determining lubricant consumption by a transmission mechanism according to the present disclosure will be described. The second exemplary embodiment of the method is similar to the first exemplary embodiment of the method, but differs from the first exemplary embodiment in that the
Im Einzelnen umfasst bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des Verfahrens das Erfassungssystem ferner einen Temperatursensor 7 (siehe
Unter Bezugnahme auf
Ähnlich Schritt S11 schätzt bei Schritt S21 die Rechenvorrichtung 2 die physikalische Gesamtbetriebsgröße, die der Arbeitsgeschwindigkeit des Übertragungsmechanismus 11 entspricht, auf der Basis der Arbeitsgeschwindigkeit und des vorbestimmten ersten Prädiktionsmodells.Similar to step S11, at step S21, the
Bei Schritt S22 empfängt die Rechenvorrichtung 2 von dem Temperatursensor 7 während des Betriebs des Übertragungsmechanismus 11 einen Temperaturwert, der ein Ergebnis der Messung der Temperatur des Übertragungsmechanismus 11 ist.At step S22, the
Außerdem schätzt die Rechenvorrichtung 2 einen Temperaturkoeffizienten auf der Basis des Temperaturwertes und eines vorbestimmten zweiten Prädiktionsmodells, das der spezifischen Menge an Schmiermittel entspricht und das eine Entsprechungsbeziehung zwischen dem Temperaturkoeffizienten und dem Temperaturwert darstellt. Der Temperaturkoeffizient ist ein Verhältnis zwischen der physikalischen Gesamtbetriebsgröße, die sich aus dem Betrieb des Übertragungsmechanismus 11 bei einer gegebenen Arbeitsgeschwindigkeit unter einer Temperaturbedingung des Temperaturwertes ergibt, und der physikalischen Gesamtbetriebsgröße, die sich aus dem Betrieb des Übertragungsmechanismus 11 bei derselben gegebenen Arbeitsgeschwindigkeit unter der Temperaturbedingung eines Referenzwertes, der niedriger ist als der Temperaturwert, ergibt. Beispielsweise beträgt der Temperaturwert für den Übertragungsmechanismus 11, der sich bei 3.000 U/min dreht, dann wenn der Referenzwert mit 20°C angenommen wird, 30°C, und die physikalischen Gesamtbetriebsgrößen, die sich aus dem Betrieb des Übertragungsmechanismus 11 unter den Temperaturbedingungen des Temperaturwertes (d. h. 30°C) und des Referenzwertes (d. h. 20°C) ergeben, sind N bzw. M, wobei der Temperaturkoeffizient, der 30°C entspricht, als
Unter Bezugnahme auf
Bevor das vorbestimmte zweite Prädiktionsmodell verwendet wird, werden vorab die Koeffizienten B und C2 auf der Basis mehrerer anderer Einträge der Trainingsdaten 8 geschätzt. Jeder der anderen Einträge der Trainingsdaten 8 enthält eine Aufzeichnung des Temperaturwertes und eine Aufzeichnung des Temperaturkoeffizienten, die der Aufzeichnung des Temperaturwerts entspricht. Es ist zu beachten, dass die anderen Einträge der Trainingsdaten 8 in Abhängigkeit von verschiedenen Arbeitsgeschwindigkeiten variieren können und dass ein gesondertes zweites Prädiktionsmodell erzeugt werden kann. Ferner ist das vorbestimmte zweite Prädiktionsmodell nicht auf das hierin Offenbarte beschränkt, und bei anderen Ausführungsbeispielen kann eine Implementierung des vorbestimmten zweiten Prädiktionsmodells variieren. Beispielsweise kann das vorbestimmte zweite Prädiktionsmodell durch ein Modell einer linearen Regression oder ein Modell eines neuralen Netzwerks implementiert werden.Before the predetermined second prediction model is used, the coefficients B and C 2 are estimated in advance on the basis of several other entries of the
Außerdem gibt es mehrere Arten und Weisen, die anderen Einträge der Trainingsdaten 8 zu erstellen. Beispielsweise offenbart die taiwanesische Erfindung
Bei Schritt S23 schätzt die Rechenvorrichtung 2 den Gesamtbetriebszählwert auf der Basis der bei Schritt S21 geschätzten physikalischen Gesamtbetriebsgröße, des bei Schritt S22 geschätzten Temperaturkoeffizienten und einer der individuellen physikalischen Betriebsgrößen. Der Gesamtbetriebszählwert steht positiv mit dem auf diese Weise geschätzten Temperaturkoeffizienten in Beziehung. Im Einzelnen ist der Gesamtarbeitszählwert gleich der physikalischen Gesamtbetriebsgröße, die bei Schritt S21 geschätzt wird, multipliziert mit dem Temperaturkoeffizienten und geteilt durch eine der individuellen physikalischen einzelnen Betriebsgrößen, wobei die individuellen physikalischen Betriebsgrößen vermutlich identisch sind.At step S23, the
Da die Schritte S24 und S25 ähnlich den Schritten S13 bzw. S14 des ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens sind, wird hierin der Kürze halber im Folgenden auf Einzelheiten der Schritte S24 und S25 verzichtet.Since steps S24 and S25 are similar to steps S13 and S14, respectively, of the first exemplary embodiment of the method, details of steps S24 and S25 will be omitted below for the sake of brevity.
Desgleichen kann ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens eine Variation des zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens verwendet werden, um zu bestimmen, ob eine Schmiermittelversorgung für den Übertragungsmechanismus 11 benötigt wird. Bei einem Ausführungsbeispiel empfängt die Rechenvorrichtung 2 regelmäßig die Betätigungsinformationen von der Werkzeugmaschine 1, und jedes Mal, wenn die Betätigungsinformationen empfangen werden, berechnet sie auf der Basis der Betätigungsinformationen den Teilbetriebszählwert und berechnet ferner das Verhältnis zwischen der Menge an Schmiermittelverbrauch innerhalb des Zeitraums, der den Betätigungsinformationen entspricht, und der Gesamtmenge (spezifischen Menge) an Schmiermittel. Die Rechenvorrichtung 2 berechnet eine Akkumulation der derzeit und zuvor berechneten Verhältnisse, um das akkumulierte Verhältnis zwischen der akkumulierten Menge an Schmiermittelverbrauch innerhalb einer Summe des Zeitraums bzw. der Zeiträume, der bzw. die verstrichen ist bzw. sind, und der Gesamtmenge an Schmiermittel zu ergeben. Die Rechenvorrichtung 2 bestimmt, ob das akkumulierte Verhältnis größer als die vorbestimmte Schwelle ist. Die Rechenvorrichtung 2 bestimmt, dass die Versorgung des Übertragungsmechanismus 11 mit Schmiermittel benötigt wird, wenn bestimmt wird, dass das akkumulierte Verhältnis größer ist als die vorbestimmte Schwelle.Likewise, similar to the first embodiment of the method, a variation of the second embodiment of the method may be used to determine whether a lubricant supply is required for the
Es ist erwähnenswert, dass, obwohl die Implementierung des zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens im Vergleich zur Implementierung des ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zusätzliche Hardwarekosten erfordert (d. h. den Temperatursensor 7), ein Ergebnis einer Schätzung durch Verwendung des zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens präziser wäre als eines, das durch Verwenden des ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens erhalten wird, da der Einfluss der Temperatur auf den Betrieb des Übertragungsmechanismus 11 berücksichtigt wird. Auch sind die Hardwarekosten des Temperatursensors 7 niedriger als die des Schwingungsdetektors, der durch die Implementierung des Verfahrens benötigt wird, das in der taiwanesischen Erfindung
Zusammenfassend verwendet das Verfahren der vorliegenden Offenbarung die Rechenvorrichtung 2 zum Schätzen der physikalischen Gesamtbetriebsgröße auf der Basis des vorbestimmten ersten Prädiktionsmodells, um je nach Fall den Temperaturkoeffizienten, der dem Temperaturwert entspricht, auf der Basis des vorbestimmten zweiten Prädiktionsmodells zu schätzen und um den Gesamtbetriebszählwert auf der Basis der physikalischen Gesamtbetriebsgröße, die auf diese Weise geschätzt wurde, optional des auf diese Weise geschätzten Temperaturkoeffizienten und der individuellen physikalischen Betriebsgröße, die einem Auftretensfall einer Handlung des Übertragungsmechanismus 11 entspricht, zu schätzen. Ferner verwendet das Verfahren der vorliegenden Offenbarung die Rechenvorrichtung 2 zum Berechnen des Teilbetriebszählwerts auf der Basis der Betätigungsinformationen und zum Berechnen des Verhältnisses zwischen einer Menge eines Schmiermittelverbrauchs innerhalb des Zeitraums, der den Betätigungsinformationen entspricht, und der spezifischen Gesamtmenge an Schmiermittel auf der Basis des Teilbetriebszählwerts und des Gesamtbetriebszählwerts.In summary, the method of the present disclosure uses the
Bei einem Ausführungsbeispiel bezieht sich die Offenbarung auf ein Verfahren zum Bestimmen eines Schmiermittelverbrauchs durch einen Übertragungsmechanismus, das durch ein Erfassungssystem implementiert werden soll, das eine Rechenvorrichtung umfasst, wobei der Übertragungsmechanismus an einer Werkzeugmaschine angeordnet ist, mit einer Menge an Schmiermittel versehen ist und bei einer Arbeitsgeschwindigkeit arbeitet, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- a) Schätzen, seitens der Rechenvorrichtung, einer physikalischen Gesamtbetriebsgrö-ße auf der Basis der Arbeitsgeschwindigkeit und eines vorbestimmten ersten Prädiktionsmodells, das der Menge an Schmiermittel entspricht und das eine Entsprechungsbeziehung zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit und der physikalischen Gesamtbetriebsgrö-ße darstellt, wobei sich die physikalische Gesamtbetriebsgröße aus dem Betrieb des Übertragungsmechanismus bei der Arbeitsgeschwindigkeit unter Verbrauch der Menge an Schmiermittel ergibt und eine Summe individueller physikalischer Betriebsgrößen ist, von denen sich jede aus einem Auftretensfall einer durch den Übertragungsmechanismus durchgeführten Handlung ergibt;
- b) Schätzen, seitens der Rechenvorrichtung, eines Gesamtbetriebszählwerts, der eine Gesamtanzahl von Auftretensfällen der Handlung darstellt, die der Übertragungsmechanismus während des Betriebs des Übertragungsmechanismus bei der Arbeitsgeschwindigkeit schätzungsweise durchführt, um die Menge an Schmiermittel zu verbrauchen, auf der Basis der bei Schritt a) geschätzten physikalischen Gesamtbetriebsgröße und einer der individuellen physikalischen Betriebsgrößen;
- c) seitens der Rechenvorrichtung, Empfangen, von der Werkzeugmaschine, von Betätigungsinformationen, die einer Betätigung des Übertragungsmechanismus dahin gehend, innerhalb eines bestimmten Zeitraums zu arbeiten, zugeordnet sind, und Berechnen, auf der Basis der Betätigungsinformationen, eines Teilbetriebszählwerts, der eine Anzahl von Auftretensfällen der Handlung darstellt, die der Übertragungsmechanismus innerhalb des Zeitraums durchgeführt hat; und
- d) Berechnen, seitens der Rechenvorrichtung, eines Verhältnisses zwischen einer Menge eines Schmiermittelverbrauchs innerhalb des Zeitraums und der Menge an Schmiermittel auf der Basis des Teilbetriebszählwerts und des Gesamtbetriebszählwerts, der bei Schritt b) geschätzt wurde.
- a) Estimation, on the part of the computing device, of a physical overall operating variable based on the working speed and a predetermined first prediction model which corresponds to the amount of lubricant and which represents a correspondence relationship between the working speed and the physical overall operating variable, whereby the physical overall operating variable resulting from the operation of the transmission mechanism at the operating speed with consumption of the amount of lubricant and is a sum of individual physical operating quantities, each of which results from an occurrence of an action performed by the transmission mechanism;
- b) estimating, on the part of the computing device, a total operation count representing a total number of occurrences of the action that the transmission mechanism is estimated to perform during operation of the transmission mechanism at the operating speed to consume the amount of lubricant, based on the step a). estimated total physical operation size and one of the individual physical operation sizes;
- c) on the part of the computing device, receiving, from the machine tool, operation information associated with an operation of the transmission mechanism to operate within a certain period of time, and calculating, based on the operation information, a partial operation count representing a number of occurrences represents the action taken by the transmission mechanism within the period; and
- d) calculating, by the computing device, a ratio between an amount of lubricant consumption within the period and the amount of lubricant based on the partial operation count and the total operation count estimated in step b).
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel bezieht sich die Offenbarung auf zumindest eines der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, wobei das Erfassungssystem ferner einen an dem Übertragungsmechanismus angeordneten Temperatursensor umfasst, wobei Schritt b) ferner folgende Teilschritte umfasst:
- b-1) Empfangen, seitens der Rechenvorrichtung, eines Temperaturwertes, der ein Ergebnis einer Messung der Temperatur des Übertragungsmechanismus ist, von dem Temperatursensor während des Betriebs des Übertragungsmechanismus;
- b-2) Schätzen, seitens der Rechenvorrichtung, eines Temperaturkoeffizienten auf der Basis des Temperaturwertes und eines vorbestimmten zweiten Prädiktionsmodells, das der Menge an Schmiermittel entspricht und das eine Entsprechungsbeziehung zwischen dem Temperaturkoeffizienten und dem Temperaturwert darstellt; und
- b-3) Schätzen, seitens der Rechenvorrichtung, des Gesamtbetriebszählwerts, der positiv mit dem auf diese Weise geschätzten Temperaturkoeffizienten in Beziehung steht, auf der Basis der bei Schritt a) gechätzten physikalischen Gesamtbetriebsgröße, des bei Teilschritt b-2) geschätzten Temperaturkoeffizienten und einer der individuellen physikalischen Betriebsgrößen.
- b-1) receiving, on the part of the computing device, a temperature value, which is a result of a measurement of the temperature of the transmission mechanism, from the temperature sensor during operation of the transmission mechanism;
- b-2) estimating, on the part of the computing device, a temperature coefficient based on the temperature value and a predetermined second prediction model that corresponds to the amount of lubricant and that represents a correspondence relationship between the temperature coefficient and the temperature value; and
- b-3) Estimate, on the part of the computing device, the total operating count that is positively related to the temperature coefficient estimated in this way, on the basis of the total physical operating quantity estimated in step a), the temperature coefficient estimated in sub-step b-2) and one of individual physical operating variables.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel bezieht sich die Offenbarung auf zumindest eines der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, wobei bei Schritt b) der Temperaturkoeffizient ein Verhältnis zwischen der physikalischen Gesamtbetriebsgröße ist, die sich aus dem Betrieb des Übertragungsmechanismus unter einer Temperaturbedingung des Temperaturwertes ergibt, und der physikalischen Gesamtbetriebsgröße, die sich aus dem Betrieb des Übertragungsmechanismus unter der Temperaturbedingung eines Referenzwertes, der niedriger ist als der Temperaturwert, ergibt.In a further exemplary embodiment, the disclosure relates to at least one of the preceding exemplary embodiments, wherein in step b) the temperature coefficient is a ratio between the overall physical operating variable that results from the operation of the transmission mechanism under a temperature condition of the temperature value and the overall physical operating variable that results from the operation of the transmission mechanism under the temperature condition of a reference value lower than the temperature value.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel bezieht sich die Offenbarung auf zumindest eines der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, wobei bei Schritt a) das vorbestimmte erste Prädiktionsmodell durch eine lineare Funktion einer ersten logarithmischen Funktion implementiert wird, der die Arbeitsgeschwindigkeit als Eingabe dient; und bei Schritt b) das vorbestimmte zweite Prädiktionsmodell durch eine lineare Funktion einer zweiten logarithmischen Funktion implementiert wird, der der Temperaturwert als Eingabe dientIn a further exemplary embodiment, the disclosure relates to at least one of the preceding exemplary embodiments, wherein in step a) the predetermined first prediction model is implemented by a linear function of a first logarithmic function to which the operating speed serves as an input; and in step b) the predetermined second prediction model is implemented by a linear function of a second logarithmic function to which the temperature value serves as input
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel bezieht sich die Offenbarung auf zumindest eines der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, wobei bei Schritt a) das vorbestimmte erste Prädiktionsmodell durch eine lineare Funktion einer ersten logarithmischen Funktion implementiert wird, der die Arbeitsgeschwindigkeit als Eingabe dientIn a further exemplary embodiment, the disclosure relates to at least one of the preceding exemplary embodiments, wherein in step a) the predetermined first prediction model is implemented by a linear function of a first logarithmic function to which the operating speed serves as an input
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel bezieht sich die Offenbarung auf zumindest eines der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, wobei der Übertragungsmechanismus einen Kugelgewindetrieb umfasst, der eine Schraubenspindel und eine Schraubenmutter umfasst, wobei die Schraubenspindel so gebildet ist, dass sich eine Schraubenrille auf einer Oberfläche der Schraubenspindel befindet, wobei die Arbeitsgeschwindigkeit eine Drehgeschwindigkeit des Kugelgewindetriebs ist, wobei:
- bei Schritt a) die physikalische Gesamtbetriebsgröße eine(r) der Folgenden ist: ein Summenoberflächenbereich der Schraubenrille, der eine Summe der Oberflächenbereiche der Schraubenrille ist, die durch Vorbeibewegungen der Schraubenmutter an der Schraubenspindel für den Betrieb des Übertragungsmechanismus bedeckt wird, der bei der Arbeitsgeschwindigkeit arbeitet, um die spezifische Menge an Schmiermittel zu verbrauchen, eine Summenlänge der Schraubenrille, die eine Summe der jeweiligen Länge der Strecken ist, die die Schraubenmutter entlang der Schraubenrille für den Betrieb des Übertragungsmechanismus zurücklegt, der bei der Betriebsgeschwindigkeit arbeitet, um die Menge an Schmiermittel zu verbrauchen, und ein Summentranslationsabstand, der eine Summe von geradlinigen Abständen ist, jeweils zwischen einem Anfang und einem Ende einer entsprechenden der Vorbeibewegungen der Schraubenmutter an der Schraubenspindel für einen entsprechenden der Auftretensfälle der Handlung, für den Betrieb des Übertragungsmechanismus, der bei der Arbeitsgeschwindigkeit arbeitet, um die Menge an Schmiermittel zu verbrauchen.
- in step a), the total physical operating quantity is one of the following: a sum surface area of the screw groove, which is a sum of the surface areas of the screw groove covered by movements of the screw nut past the screw spindle for the operation of the transmission mechanism operating at the working speed , to consume the specific amount of lubricant, a sum length of the screw groove, which is a sum of the respective lengths of the distances the screw nut travels along the screw groove for the operation of the transmission mechanism operating at the operating speed to increase the amount of lubricant consume, and a sum translation distance, which is a sum of straight-line distances, each between a beginning and an end of a corresponding one of the past movements of the nut on the screw spindle for a corresponding one of the occurrences of the action, for the operation of the transmission mechanism operating at the working speed, to use the amount of lubricant.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel bezieht sich die Offenbarung auf zumindest eines der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, wobei Schritt c) seitens der Rechenvorrichtung ein regelmäßiges Empfangen der Betätigungsinformationen von der Werkzeugmaschine und ein Berechnen des Teilbetriebszählwerts auf der Basis der Betätigungsinformationen jedes Mal, wenn die Betätigungsinformationen empfangen werden, umfasst; und
Schritt d) seitens der Rechenvorrichtung ein Berechnen, jedes Mal dann, wenn die Betätigungsinformationen empfangen werden, des Verhältnisses zwischen der Menge an Schmiermittelverbrauch innerhalb des Zeitraums, der den aktuell empfangenen Betätigungsinformationen entspricht, und der Menge an Schmiermittel umfasst;
wobei das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist:
- e) Berechnen, seitens der Rechenvorrichtung, einer Akkumulation der Verhältnisse, die den aktuell empfangenen Betätigungsinformationen und jeglichen zuvor empfangenen Betätigungsinformationen entsprechen, um zu einem akkumulierten Verhältnis zwischen einer akkumulierten Menge an Schmiermittelverbrauch innerhalb einer Summe der Zeiträume, die den aktuell empfangenen Betätigungsinformationen und jeglichen zuvor empfangenen Betätigungsinformationen entspricht, und der Menge an Schmiermittel zu gelangen, und
- f) wenn bestimmt wird, dass das akkumulierte Verhältnis größer ist als eine vorbestimmte Schwelle, Bestimmen, seitens der Rechenvorrichtung, dass eine Schmiermittelversorgung des Übertragungsmechanismus benötigt wird.
Step d) includes, on the part of the computing device, calculating, each time the operation information is received, the ratio between the amount of lubricant consumption within the period corresponding to the currently received operation information and the amount of lubricant;
the method further comprising the following steps:
- e) calculating, on the part of the computing device, an accumulation of the ratios corresponding to the currently received actuation information and any previously received actuation information to arrive at an accumulated ratio between an accumulated amount of lubricant consumption within a sum of the time periods corresponding to the currently received actuation information and any previously received received actuation information, and the amount of lubricant to arrive, and
- f) if it is determined that the accumulated ratio is greater than a predetermined threshold, determining, on the part of the computing device, that a lubricant supply of the transmission mechanism is required.
Bei der obigen Beschreibung wurden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsbeispiele zu vermitteln. Jedoch wird Fachleuten einleuchten, dass ein oder mehrere andere Ausführungsbeispiele ohne manche dieser spezifischen Einzelheiten praktiziert werden kann bzw. können. Ferner sollte man anerkennen, dass in der gesamten vorliegenden Spezifikation eine Bezugnahme auf „ein Ausführungsbeispiel“, auf ein Ausführungsbeispiel mit einer Angabe einer Ordnungszahl und so weiter bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Charakteristik an der Umsetzung der Offenbarung beteiligt sein kann. Ferner sollte man verstehen, dass in der Beschreibung verschiedene Merkmale manchmal in einem einzelnen Ausführungsbeispiel, einer einzelnen Figur oder einer einzelnen Beschreibung desselben zusammengenommen sind, um die Offenbarung zu verschlanken und das Verständnis verschiedener erfindungsgemäßer Aspekte zu fördern, und dass dort, wo es angemessen ist, ein oder mehrere Merkmale oder spezifische Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels zusammen mit einem oder mehreren Merkmalen oder spezifischen Einzelheiten eines anderen Ausführungsbeispiels bei der Umsetzung der Offenbarung zusammen praktiziert werden können.In the above description, numerous specific details have been set forth for explanatory purposes in order to provide a thorough understanding of the embodiments. However, those skilled in the art will appreciate that one or more other embodiments may be practiced without some of these specific details. Further, it should be appreciated that throughout this specification, reference to “an embodiment,” to an embodiment with an ordinal number, and so on, means that a particular feature, structure, or characteristic may be involved in implementing the disclosure . Further, it should be understood that in the description, various features are sometimes taken together in a single embodiment, figure, or description thereof in order to streamline the disclosure and promote understanding of various aspects of the invention, and where appropriate , one or more features or specific details of one embodiment may be practiced together with one or more features or specific details of another embodiment in implementing the disclosure.
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